Высокопрочные кованые изделия из алюминиевого сплава

Высокопрочные кованые изделия из алюминиевого сплава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

[001] В данной заявке испрашивается приоритет заявки на патент США № 12/799244, поданной 20 апреля 2010 г., озаглавленной «ВЫСОКОПРОЧНЫЕ КОВАНЫЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА», которая включена сюда по ссылке во всей своей полноте.

Предпосылки изобретения

[002] Кованые изделия из алюминиевого сплава могут иметь более низкую прочность, чем подобные деформированные изделия, что может быть отражено в промышленных спецификациях. Например, допустимые свойства прессованных изделий из сплава 7055-T74X намного выше типичных свойств кованых изделий из сплава 7055-T74X, как проиллюстрировано ниже в таблице 1. При том, что свойства поперечной прочности сходны, прессованное изделие реализует на примерно 10 ksi (килофунтов на квадратный дюйм) большую прочность в продольном направлении. С учетом того, что допустимые свойства (т.е. гарантированные минимумы) обычно намного ниже типичных свойств, разница между нижеприведенными свойствами прессованных и кованых изделий становится еще более выраженной.

Таблица 1
Свойства на растяжение термообработанного профиля толщиной от ½ до 1 дюйма для прессовок и поковок из сплава 7055-T74X
Свойство	Прессовки из 7055-T74XXX (А-основа)	Поковки из 7055-Т74 (типичные)
Продольный предел текучести (ksi)	78	68
Продольный предел прочности (ksi)	85	76
Продольно-поперечный предел текучести (ksi)	74	72
Продольно-поперечный предел прочности (ksi)	80	79

Раскрытие изобретения

[003] В широком смысле настоящее изобретение относится к новым кованым изделиям из алюминиевого сплава и способам получения таких изделий. В целом, новые кованые изделия из алюминиевого сплава достигают высокой прочности, особенно в продольном направлении. Такое повышение прочности может объясняться уникальной микроструктурой новых кованых изделий из алюминиевого сплава, как описано более подробно ниже.

[004] В одном аспекте кованое изделие из алюминиевого сплава имеет кристаллическую микроструктуру, состоящую из зерен. Зерна включают зерна первого типа и зерна второго типа, как определено более подробно ниже. Кованое изделие содержит от примерно 5 об.% до примерно 50 об.% зерен первого типа, и зерна первого типа по меньшей мере включают характерные первые зерна. Характерные первые зерна имеют среднее отношение размеров, составляющее по меньшей мере примерно 3,5:1 в плоскости LT-ST. В некоторых вариантах воплощения характерные первые зерна имеют среднее отношение размеров, составляющее по меньшей мере примерно 5:1 в плоскости L-ST. Полагают, что высокое отношение размеров таких зерен по меньшей мере частично вносит вклад в высокую прочность новых кованых изделий.

[005] В одном варианте воплощения кованое изделие включает по меньшей мере примерно 7 об.% зерен первого типа (определены ниже). В других вариантах воплощения кованое изделие включает по меньшей мере примерно 10 об.%, или по меньшей мере примерно 12,5 об.%, или по меньшей мере примерно 15 об.%, или по меньшей мере примерно 17,5 об.%, или по меньшей мере примерно 20 об.% зерен первого типа. В одном варианте воплощения кованое изделие включает не более примерно 45 об.% зерен первого типа. В других вариантах воплощения кованое изделие включает не более примерно 40 об.%, или не более примерно 35 об.%, или не более примерно 32,5 об.% зерен первого типа. В одном варианте воплощения кованое изделие включает от примерно 20 об.% до примерно 32,5 об.% зерен первого типа.

[006] В одном варианте воплощения характерные первые зерна (определены ниже) имеют среднее отношение размеров, составляющее по меньшей мере примерно 3,75:1 в плоскости LT-ST. В других вариантах воплощения характерные первые зерна имеют среднее отношение размеров, составляющее по меньшей мере примерно 4:1, или по меньшей мере примерно 4,25:1, или по меньшей мере примерно 4,5:1, или по меньшей мере примерно 4,75:1, или по меньшей мере примерно 5:1, или по меньшей мере примерно 5,25:1, или по меньшей мере примерно 5,5:1, или по меньшей мере примерно 5,75:1, или по меньшей мере примерно 6:1, или более, в плоскости LT-ST. В одном варианте воплощения характерные первые зерна имеют среднее отношение размеров, составляющее не более примерно 20:1 в плоскости LT-ST.

[007] В одном варианте воплощения характерные первые зерна имеют среднее отношение размеров, составляющее по меньшей мере примерно 5:1 в плоскости L-ST. В других вариантах воплощения характерные первые зерна имеют среднее отношение размеров, составляющее по меньшей мере примерно 6:1, или по меньшей мере примерно 7:1, или по меньшей мере примерно 8:1, или по меньшей мере примерно 9:1, или по меньшей мере примерно 10:1, или по меньшей мере примерно 11:1, или по меньшей мере примерно 12:1, или по меньшей мере примерно 13:1, или по меньшей мере примерно 14:1, или более, в плоскости L-ST. В одном варианте воплощения характерные первые зерна имеют среднее отношение размеров, составляющее не более примерно 30:1 в плоскости L-ST.

[008] Помимо количества зерен первого типа и отношения их размеров, кованое изделие может иметь большое количество текстуры. Текстура означает предпочтительную ориентацию по меньшей мере некоторых из зерен кристаллической структуры. Используя спички в качестве аналогии, представьте материал, состоящий из спичек. Такой материал имеет случайную (нулевую) текстуру в том случае, если спички входят в состав материала совершенно случайным образом. Однако в том случае, если головки по меньшей мере некоторых из таких спичек совмещены таким образом, что все они указывают в одном и том же направлении, подобно показывающему на север компасу, то из-за совмещенных спичек материал приобретет по меньшей мере некоторую текстуру. Такие же принципы применимы и к зернам кристаллического материала.

[009] Текстурированные алюминиевые сплавы имеют зерна, оси которых распределены не случайным образом. Количество текстуры алюминиевого сплава может быть измерено с помощью визуализирующей ориентацию микроскопии (orientation imaging microscopy, OIM). Когда луч сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) проникает в кристаллический материал, установленный под наклоном (например, около 70°), электроны рассеиваются под поверхностью, затем дифрагируясь среди кристаллографических плоскостей. Дифрагированный луч дает картину, состоящую из пересекающихся полос, называемых «картинами обратного рассеяния электронов», или EBSP (electron backscatter patterns). EBSP могут быть использованы для определения ориентации кристаллической решетки относительно какой-либо лабораторной системы отсчета в материале с известной кристаллической структурой.

[0010] Поскольку такие изображения могут варьироваться в зависимости от различных факторов, измеренные интенсивности текстуры обычно нормализуют, подсчитывая величину фоновой интенсивности, или случайной интенсивности, и сравнивая полученную фоновую интенсивность с интенсивностью текстур изображения. Таким образом, относительные интенсивности полученных измерений текстуры представляют собой безразмерные величины, которые могут быть сравнены одна с другой для определения относительного количества различных текстур в поликристаллическом материале. Например, в результате OIM-анализа можно определить фоновую (случайную) интенсивность и использовать функции распределения по ориентациям (orientation distribution functions, ODF) для получения значений интенсивности ODF. Такие значения интенсивности ODF могут служить показателем количества текстуры в данном алюминиевом сплаве (или другом поликристаллическом материале).

[0011] В случае данной заявки интенсивности ODF измеряют в соответствии с процедурой OIM образца (описана ниже) или по существу подобной процедурой OIM (без использования рентгеновской дифракции), при которой может быть создан ряд графиков ODF, содержащих представления интенсивности (многократные случайные). Один пример ряда графиков ODF, которые были получены от кованого традиционным методом изделия, выполненного из сплава 7085 по классификации Алюминиевой ассоциации, проиллюстрирован на ФИГ. 4. Такие графики ODF содержат максимальные номинальные значения интенсивности относительно заданной шкалы (правая сторона ФИГ. 4). Как проиллюстрировано на ФИГ. 4, полученное традиционным методом кованое изделие из сплава 7085 имеет относительно низкие интенсивности ODF, обычно имея зеленоватый цвет для любой текстуры, и достигает максимальной интенсивности ODF примерно 24,15 (многократная случайная). Эти результаты указывают на то, что традиционное кованое изделие из сплава 7085 содержит некоторую текстуру, но не значительное количество текстуры.

[0012] Новые кованые изделия из алюминиевого сплава в целом имеют высокую максимальную интенсивность ODF, указывающую на большое количество текстуры. Предполагается, что большое количество текстуры в новых кованых изделиях из алюминиевого сплава может вносить вклад в их высокую прочность. В одном варианте воплощения новое кованое изделие из алюминиевого сплава имеет максимальную интенсивность ODF, составляющую по меньшей мере примерно 30 (многократная случайная). В других вариантах воплощения новое кованое изделие из алюминиевого сплава имеет максимальную интенсивность ODF, составляющую по меньшей мере примерно 35, или по меньшей мере примерно 40, или по меньшей мере примерно 45, или по меньшей мере примерно 50, или по меньшей мере примерно 55, или по меньшей мере примерно 60, или по меньшей мере примерно 65, или по меньшей мере примерно 67, или более.

[0013] В одном варианте воплощения новое кованое изделие из алюминиевого сплава реализует максимальную интенсивность ODF, которая на по меньшей мере примерно 10% выше, чем у кованого традиционным методом изделия из алюминиевого сплава со сравнимыми видом, составом и состоянием отпуска изделия (например, максимальную интенсивность ODF 27,5, в то время как традиционное изделие имеет максимальную интенсивность ODF 25). В других вариантах воплощения новое кованое изделие из алюминиевого сплава может реализовать максимальную интенсивность ODF, которая на по меньшей мере примерно 20% больше, или по меньшей мере примерно 30% больше, или по меньшей мере примерно 40% больше, или по меньшей мере примерно 50% больше, или по меньшей мере примерно 60% больше, или по меньшей мере примерно 70% больше, или по меньшей мере примерно 80% больше, или по меньшей мере примерно 90% больше, или по меньшей мере примерно 100% больше, или по меньшей мере примерно 110% больше, или по меньшей мере примерно 120% больше, или по меньшей мере примерно 130% больше, или по меньшей мере примерно 140% больше, или по меньшей мере примерно 150% больше, или по меньшей мере примерно 160% больше, или по меньшей мере примерно 170% больше, или по меньшей мере примерно 180% больше, или по меньшей мере примерно 190% больше, или по меньшей мере примерно 200% больше, или по меньшей мере примерно 210% больше, или по меньшей мере примерно 220% больше, или по меньшей мере примерно 230% больше, или по меньшей мере примерно 240% больше, или по меньшей мере примерно 250% больше, или по меньшей мере примерно 260% больше, или по меньшей мере примерно 270% больше, или по меньшей мере примерно 280% больше, или более, чем у кованого традиционным методом изделия из алюминиевого сплава со сравнимыми видом, составом и состоянием отпуска изделия.

[0014] Текстура может быть также определена по полюсным фигурам. Полюсные фигуры представляют собой стереографические проекции, с заданной ориентацией относительно образца, показывающего отклонение полюсной плотности с полюсной ориентацией для выбранного набора плоскостей кристалла, например, плоскостей (111) или (200). Что касается данной заявки, то полюсные фигуры вычисляют с использованием процедуры OIM образца (описана ниже) или по существу подобной процедуры OIM (без использования рентгеновской дифракции).

[0015] Один пример полюсной фигуры проиллюстрирован на ФИГ. 2, представляющей собой полюсную фигуру (111) вышеуказанного полученного традиционным методом кованого изделия из сплава 7085. Полюсная фигура 7085 имеет в целом случайное распределение представлений интенсивности, и при этом максимальная интенсивность составляет примерно 6,1 (многократная случайная). Симметрия в отношении представлений интенсивности отсутствует. Все эти результаты указывают на то, что кованое изделие из сплава 7085 содержит некоторую текстуру, но не значительное количество текстуры.

[0016] Новые кованые изделия из алюминиевого сплава могут реализовать более высокие представления интенсивности и/или более симметричные представления интенсивности на одной или более полюсных фигурах по отношению к кованому традиционным методом изделию из алюминиевого сплава со сравнимым составом. Например, как проиллюстрировано на ФИГ. 7, полюсная фигура (111) нового кованого изделия из алюминиевого сплава 7255 по классификации Алюминиевой ассоциации содержит множество представлений интенсивности с высоким значением. Эти представления интенсивности обычно являются желтыми, оранжевыми и/или красными, и при этом максимальная интенсивность составляет примерно 20,1. Такие представления интенсивности с высоким значением также являются в целом симметричными. Эти результаты указывают на то, что новые кованые изделия обладают большим количеством текстуры.

[0017] Один или более из вышеуказанных признаков могут вносить вклад в свойства высокой прочности нового кованого изделия. В одном варианте воплощения новое кованое изделие реализует на по меньшей мере примерно 5% больший предел текучести при растяжении в продольном (L) направлении относительно кованого традиционным методом изделия из алюминиевого сплава со сравнимыми видом, составом и состоянием отпуска изделия. В других вариантах воплощения новое кованое изделие реализует предел текучести при растяжении, на по меньшей мере примерно 6% больший, или по меньшей мере примерно 7% больший, или по меньшей мере примерно 8% больший, или по меньшей мере примерно 9% больший, или по меньшей мере примерно 10% больший, или по меньшей мере примерно 11% больший, или по меньшей мере примерно 12% больший, или по меньшей мере примерно 13% больший, или по меньшей мере примерно 14% больший, или по меньшей мере примерно 15% больший, или по меньшей мере примерно 16% больший, или по меньшей мере примерно 17% больший, или по меньшей мере примерно 18% больший, или более, в направлении L относительно кованого традиционным методом изделия из алюминиевого сплава со сравнимыми видом, составом и состоянием отпуска изделия. Улучшенная прочность обычно достигается по всему кованому изделию.

[0018] В одном варианте воплощения новое кованое изделие из алюминиевого сплава реализует на по меньшей мере примерно 5% больший предел текучести при растяжении в продольно-поперечном (LT) направлении относительно кованого традиционным методом изделия из алюминиевого сплава со сравнимыми видом, составом и состоянием отпуска изделия. В других вариантах воплощения новое кованое изделие реализует предел текучести при растяжении, на по меньшей мере примерно 5,5% больший, или по меньшей мере примерно 6% больший, или по меньшей мере примерно 6,5% больший, или по меньшей мере примерно 7% больший, или по меньшей мере примерно 7,5% больший, или по меньшей мере примерно 8% больший, или более, в направлении LT относительно кованого традиционным методом изделия из алюминиевого сплава со сравнимыми видом, составом и состоянием отпуска изделия.

[0019] Новые кованые изделия также в целом сохраняют большую часть прочности своего предшественника - прессованного профиля. В этом отношении новые кованые изделия обычно имеют прочность при растяжении, которая не более чем на 10% меньше прочности при растяжении их предшественника - прессованного профиля (например, прочность при растяжении не менее примерно 81 ksi в том случае, когда их предшественник - прессованный профиль имел прочность при растяжении 90 ksi). В одном варианте воплощения новое кованое изделие имеет прочность при растяжении, которая не более чем на примерно 9% меньше прочности при растяжении его предшественника - прессованного профиля. В других вариантах воплощения новое кованое изделие может иметь прочность при растяжении, которая не более чем на примерно 8% меньше, или не более чем на примерно 7% меньше, или не более чем на примерно 6% меньше, или не более чем на примерно 5% меньше, или не более чем на примерно 4% меньше, или не более чем на примерно 3% меньше прочности при растяжении его предшественника - прессованного профиля. В этом отношении новое кованое изделие обычно имеет прочность при растяжении, которая не более чем на примерно 10 ksi меньше, чем у его предшественника - прессованного профиля. В одном варианте воплощения новое кованое изделие имеет прочность при растяжении, которая не более чем на примерно 9 ksi меньше, чем у его предшественника - прессованного профиля. В других вариантах воплощения новое кованое изделие может иметь прочность при растяжении, которая не более чем на примерно 8 ksi меньше, или не более чем на примерно 7 ksi меньше, или не более чем на примерно 6 ksi меньше, или не более чем на примерно 5 ksi меньше, или не более чем на примерно 4 ksi меньше, или не более чем на примерно 3 ksi меньше, или не более чем на примерно 2 ksi меньше, или не более чем на примерно 1 ksi меньше, чем у его предшественника - прессованного профиля.

[0020] В одном варианте воплощения кованое изделие из алюминиевого сплава представляет собой сплав 7х55 по классификации Алюминиевой ассоциации, такой как сплав 7055, 7155 или 7255. В некоторых из таких вариантов воплощения кованое изделие из сплава 7х55 может реализовать продольный предел текучести при растяжении, составляющий по меньшей мере примерно 72 ksi. В других из таких вариантов воплощения кованое изделие из сплава 7х55 может реализовать продольный предел текучести при растяжении, составляющий по меньшей мере примерно 73 ksi, или по меньшей мере примерно 74 ksi, или по меньшей мере примерно 75 ksi, или по меньшей мере примерно 76 ksi, или по меньшей мере примерно 77 ksi, или по меньшей мере примерно 78 ksi, или по меньшей мере примерно 79 ksi, или по меньшей мере примерно 80 ksi, или по меньшей мере примерно 81 ksi, или по меньшей мере примерно 82 ksi, или по меньшей мере примерно 83 ksi, или по меньшей мере примерно 84 ksi, или по меньшей мере примерно 85 ksi, или по меньшей мере примерно 86 ksi, или по меньшей мере примерно 87 ksi, или по меньшей мере примерно 88 ksi, или по меньшей мере примерно 89 ksi, или по меньшей мере примерно 90 ksi, или по меньшей мере примерно 91 ksi, или более, в зависимости от состояния отпуска.

[0021] В одном варианте воплощения кованое изделие из сплава 7х55 может реализовать длинно-поперечный (LT) предел текучести при растяжении, составляющий по меньшей мере примерно 76 ksi. В других из таких вариантов воплощения кованое изделие из сплава 7х55 может реализовать LT предел текучести при растяжении, составляющий по меньшей мере примерно 77 ksi, или по меньшей мере примерно 74 ksi, или по меньшей мере примерно 75 ksi, или по меньшей мере примерно 76 ksi, или по меньшей мере примерно 77 ksi, или по меньшей мере примерно 78 ksi, или по меньшей мере примерно 79 ksi, или по меньшей мере примерно 80 ksi, или по меньшей мере примерно 82 ksi, или по меньшей мере примерно 83 ksi, или по меньшей мере примерно 84 ksi, или по меньшей мере примерно 85 ksi, или по меньшей мере примерно 86 ksi, или по меньшей мере примерно 87 ksi, или по меньшей мере примерно 88 ksi, или по меньшей мере примерно 89 ksi, или более, в зависимости от состояния отпуска.

[0022] В одном варианте воплощения сплав кованого изделия представляет собой сплав 2ххх+Li. В некоторых из таких вариантов воплощения кованое изделие из сплава 2ххх+Li реализует продольный предел текучести при растяжении, составляющий по меньшей мере примерно 80 ksi. В других из таких вариантов воплощения кованое изделие из сплава 2ххх+Li может реализовать продольный предел текучести при растяжении, составляющий по меньшей мере примерно 81 ksi, или по меньшей мере примерно 82 ksi, или по меньшей мере примерно 83 ksi, или по меньшей мере примерно 84 ksi, или по меньшей мере примерно 85 ksi, или по меньшей мере примерно 86 ksi, или по меньшей мере примерно 87 ksi, или по меньшей мере примерно 88 ksi, или по меньшей мере примерно 89 ksi, или по меньшей мере примерно 90 ksi, или по меньшей мере примерно 91 ksi, или по меньшей мере примерно 92 ksi, или по меньшей мере примерно 93 ksi, или по меньшей мере примерно 94 ksi, или более.

[0023] В одном варианте воплощения кованое изделие из сплава 2ххх+Li может реализовать длинно-поперечный (LT) предел текучести при растяжении, составляющий по меньшей мере примерно 77 ksi. В других из таких вариантов воплощения кованое изделие из сплава 2ххх+Li может реализовать длинно-поперечный (LT) предел текучести при растяжении, составляющий по меньшей мере примерно 78 ksi, или по меньшей мере примерно 79 ksi, или по меньшей мере примерно 80 ksi, или по меньшей мере примерно 81 ksi, или по меньшей мере примерно 82 ksi, или по меньшей мере примерно 83 ksi, или по меньшей мере примерно 84 ksi, или более.

[0024] В одном варианте воплощения сплав 2ххх+Li включает 3,4-4,2 мас.% Cu, 0,9-1,4 мас.% Li, 0,3-0,7 мас.% Ag, 0,1-0,6 мас.% Mg, 0,2-0,8 мас.% Zn и 0,1-0,6 мас.% Mn, остальное составляют алюминий, второстепенные элементы и примеси. Другие сплавы 2ххх+Li и сплавы 7ххх описаны ниже.

[0025] Помимо наличия высокой прочности, новое кованое изделие может обладать коррозионной стойкостью и/или ударной вязкостью. В одном варианте воплощения новое кованое изделие реализует ударную вязкость, по меньшей мере эквивалентную кованому традиционным методом изделию со сравнимыми видом, составом и состоянием отпуска изделия, но имея высокую прочность, как описано выше. В одном варианте воплощения новое кованое изделие реализует коррозионную стойкость (например, коррозионное растрескивание под напряжением (SCC), расслоение), по меньшей мере эквивалентную кованому традиционным методом изделию со сравнимыми видом, составом и состоянием отпуска изделия, но имея высокую прочность, как описано выше. В одном варианте воплощения реализуются эквивалентные коррозионная стойкость и ударная вязкость, и с высокой прочностью.

[0026] Новые кованые изделия обычно получают из упрочняемых при термической обработке алюминиевых сплавов. В одном варианте воплощения алюминиевый сплав кованого изделия представляет собой алюминиевый сплав 2ххх. В одном варианте воплощения алюминиевый сплав кованого изделия представляет собой алюминиевый сплав 7ххх. В одном варианте воплощения алюминиевый сплав кованого изделия представляет собой алюминиевый сплав 6ххх.

[0027] Алюминиевые сплавы 2ххх могут быть любыми из сплавов, перечисленных в Teal Sheets Алюминиевой ассоциации, с литием и/или серебром или без них, такими как сплав 2524 или любые другие сплавы 2х24, а также, среди прочих, сплавы 2040, 2139, 2219, 2195 и 2050. Предполагается, что особенно применимые сплавы 2ххх включают сплавы с 2-6 мас.% Cu и 0,1-1 мас.% Mg, необязательно с вплоть до 2 мас.% Li, вплоть до 1 мас.% Mn и вплоть до 1 мас.% Ag.

[0028] Алюминиевые сплавы 7ххх могут быть любыми из сплавов, перечисленных в Teal Sheets Алюминиевой ассоциации, такими как, среди прочих, сплавы 7085, 7х40, 7х55, 7х49, 7081, 7037, 7056, 7х75 и 7х50. Предполагается, что особенно применимые сплавы 7ххх включат сплавы с 5,2-10 мас.% Zn, 1,4-2,6 мас.% Cu и 1,3-2,7 мас.% Mg.

[0029] Алюминиевые сплавы 6ххх могут быть любыми из сплавов, перечисленных в Teal Sheets Алюминиевой ассоциации, такими как, среди прочих, сплавы 6х13, 6х56, 6061 и 6х82. Предполагается, что особенно применимые сплавы 6ххх включают сплавы с 0,6-1,3 мас.% Si, 0,6-1,2 мас.% Mg, вплоть до 0,5 мас.% Fe, вплоть до 1,1 мас.% Cu, вплоть до 1 мас.% Mn, вплоть до 0,35 мас.% Cr, вплоть до 0,7 мас.% Zn, вплоть до 0,15 мас.% Ti и вплоть до 0,2 мас.% Zr.

[0030] Упрочняемые при термической обработке сплавы могут включать второстепенные элементы, такие как регулирующие структуру зерен добавки (например, Zr, Sc, Hf), измельчающие зерно добавки (например, Ti с В или С или без них) и способствующие литью добавки (например, Ca, Cr), помимо прочих. Как известно специалистам в данной области техники, такие второстепенные элементы могут быть введены в количествах от примерно 0,01 мас.% до примерно 1,0 мас.%, в зависимости от типа сплава и требуемых свойств. Остальное в упрочняемом при термической обработке алюминиевом сплаве обычно составляют алюминий и примеси.

[0031] Также предусмотрены способы получения высокопрочных поковок, один вариант воплощения которых проиллюстрирован на ФИГ. 10. В проиллюстрированном варианте воплощения способ (200) включает в себя стадии литья алюминиевого сплава (210), прессования (экструдирования) алюминиевого сплава в прессованный профиль (220) и ковки прессованного профиля в кованое изделие (240). Как описано более подробно ниже, стадия прессования (220) может быть осуществлена таким образом, который способствует получению прессованного профиля при ограничении количества зерен первого типа в прессованном профиле. Стадия ковки (240) может быть осуществлена таким образом, который ограничивает увеличение количества зерен первого типа в кованом изделии относительно прессованного профиля, и/или таким образом, который по меньшей мере сохраняет, если не увеличивает, количество текстуры в кованом изделии относительно прессованного профиля. В свою очередь, могут быть получены высокопрочные кованые изделия.

[0032] Обращаясь теперь к ФИГ. 11а, стадия литья (210) обычно включает литье алюминиевого сплава в виде слитка или заготовки (биллета), например, методами литья с прямым охлаждением или подобными методами. Литье (210) может включать фильтрацию (212) алюминиевого сплава и/или дегазацию (214) алюминиевого сплава. Фильтрация (212) может повышать чистоту и/или беспримесность литого алюминиевого сплава и может быть проведена с помощью одноступенчатого или двухступенчатого фильтра с размером пор, равным 20 пор на дюйм (PPI) или более. Стадия дегазации (214) может уменьшить количество водорода в алюминиевом сплаве, например, посредством камеры с инертным газом. Стадия дегазации (214) должна уменьшить количество водорода в алюминиевом сплаве до не более чем примерно 0,15 миллионных долей (м.д. или ppm) либо, в некоторых вариантах воплощения, до примерно 0,15 м.д. Такие условия литья могут способствовать получению прессованных профилей с низким количеством зерен первого типа.

[0033] Перед стадией прессования (220) слиток или заготовка из алюминиевого сплава могут быть гомогенизированы (216). Стадия гомогенизации (216) должна быть осуществлена таким образом, чтобы растворить по существу все растворимые составляющие фазы, не вызывая реакции плавления.

[0034] Обращаясь теперь к ФИГ. 11b, стадию прессования (220) обычно осуществляют таким образом, который ограничивает количество зерен первого типа в прессованном профиле. В этом отношении стадию прессования (220) обычно осуществляют выдавливанием с обратным истечением, но она может быть осуществлена выдавливанием с прямым истечением. Коэффициент вытяжки (222) обычно составляет в диапазоне от примерно 3:1 до 100:1. В некоторых вариантах воплощения коэффициент вытяжки составляет по меньшей мере примерно 7:1. В некоторых вариантах воплощения коэффициент вытяжки составляет не более примерно 50:1.

[0035] Стадию прессования (220) следует обычно осуществлять при тщательном и точном контроле температуры. В этом отношении может быть использован индукционный нагрев (224), позволяющий контролировать температуру с точностью +/- 15°F или точнее. Скорость прессования (226) может также быть точно отрегулирована таким образом, чтобы добиться адиабатического нагрева металла. Скорость прессования (226) обычно связана как с коэффициентом вытяжки (222), так и нагревом (224) при прессовании. Температура (228) на выходе прессованного профиля может быть измерена и соответственно отрегулирована скорость прессования (226). Должна быть использована высокая температура (228) на выходе для способствования получению прессованных профилей с низким количеством зерен первого типа. Высокие температуры (228) на выходе могут также способствовать получению прессованных профилей с большим количеством текстуры.

[0036] При тщательно регулируемых условиях прессования могут быть получены прессованные профили, имеющие низкое количество зерен первого типа и/или сильную текстуру. Кроме того, при соответствующем коэффициенте вытяжки зерна первого типа могут реализовать высокое отношение размеров в направлении L-ST. В одном варианте воплощения прессованный профиль содержит не более примерно 40 об.% зерен первого типа. В других вариантах воплощения прессованный профиль содержит не более примерно 35 об.%, или не более примерно 30 об.%, или не более примерно 25 об.%, или не более примерно 20 об.%, или не более примерно 17,5 об.%, или не более примерно 15 об.%, или менее, зерен первого типа. Что касается текстуры, то в одном варианте воплощения прессованный профиль реализует максимальную интенсивность ODF, составляющую по меньшей мере примерно 8. В других вариантах воплощения прессованный профиль может реализовать максимальную интенсивность ODF, составляющую по меньшей мере примерно 10, или по меньшей мере примерно 12, или по меньшей мере примерно 14, или по меньшей мере примерно 16, или по меньшей мере примерно 18, или по меньшей мере примерно 20, или более.

[0037] Прессованный профиль, используемый для стадии ковки (240), обычно имеет форму прутка или стержня. Прессованный профиль обычно имеет толщину и/или диаметр по меньшей мере примерно 2 дюйма. В одном варианте воплощения прессованный профиль имеет толщину и/или диаметр по меньшей мере примерно 2,5 дюйма. В других вариантах воплощения прессованный профиль может иметь толщину и/или диаметр по меньшей мере примерно 3 дюйма, или по меньшей мере примерно 3,5 дюйма, или по меньшей мере примерно 4 дюйма, или по меньшей мере примерно 4,5 дюйма, или по меньшей мере примерно 5 дюймов, или более.

[0038] Обращаясь теперь к ФИГ. 11с, стадию ковки (240) обычно осуществляют после стадии прессования (220). Стадия ковки (240) обычно включает горячую обработку давлением (242) прессованного профиля для получения кованого изделия. Горячая обработка давлением (242) может быть совершена в одну или несколько стадий. Нагревом (244) и деформацией (246), воздействующими на прессованный профиль во время горячей обработки давлением (242), необходимо управлять таким образом, чтобы кованое изделие реализовало ограниченное увеличение количества зерен первого типа, и/или таким образом, чтобы текстура кованого изделия была по меньшей мере эквивалентна текстуре прессованного профиля (т.е. чтобы кованое изделие реализовало максимальную интенсивность ODF в кованом состоянии, по меньшей мере эквивалентную максимальной интенсивности ODF в прессованном состоянии). В этом отношении, во время горячей обработки давлением могут быть использованы низкие скорости деформации и/или высокие температуры (например, выше температуры перекристаллизации сплава). Такие скорости деформации и температуры обычно зависят от типа обрабатываемого сплава, а также от типа получаемого кованого изделия. Для облегчения использования соответствующих скоростей деформации может быть использован гидравлический пресс. Гидравлический пресс должен быть способен осуществлять ковку со скоростью перемещения плунжера от примерно 10 дюймов до примерно 30 дюймов в минуту.

[0039] Температура во время ковки (240) должна точно и тщательно регулироваться (например, с точностью до +/- 20°F) для способствования ограниченному образованию зерен первого типа. Кроме того, температура ковки должна поддерживаться в пределах, близких к температуре начала плавления сплава, но не достигая температуры начала плавления. В одном варианте воплощения заданное значение температуры ковки составляет на примерно 20°F ниже температуры начала плавления сплава, и эту температуру контролируют с точностью +/- 20°F. В одном варианте воплощения стадия ковки включает ковку прессованного профиля при температуре не более чем на 45°F ниже температуры начала плавления сплава в любой момент во время операции ковки. В других вариантах воплощения температура ковки может быть не более чем на 44°F ниже, или не более чем на 43°F ниже, или не более чем на 42°F ниже, или не более чем на 41°F ниже, или не более чем на 40°F ниже, или не более чем на 39°F ниже, или не более чем на 38°F ниже, или не более чем на 37°F ниже, или не более чем на 36°F ниже, или не более чем на 35°F ниже, или не более чем на 34°F ниже, или не более чем на 33°F ниже, или не более чем на 32°F ниже, или не более чем на 31°F ниже, или не более чем на 30°F ниже, или не более чем на 29°F ниже, или не более чем на 28°F ниже, или не более чем на 27°F ниже, или не более чем на 26°F ниже, или не более чем на 25°F ниже, или не более чем на 24°F ниже, или не более чем на 23°F ниже, или не более чем на 22°F ниже, или не более чем на 21°F ниже, или не более чем на 20°F ниже температуры начала плавления сплава в любой момент во время операции ковки.

[0040] Специалистам в данной области техники будет понятно, что эти примеры иллюстрируют только несколько из путей получения микроструктуры по изобретению и что возможно изменить технологические параметры ковки, выходя за рамки данной формы и все еще обеспечивая получение микроструктуры по изобретению. Стадия ковки (240) может включать необязательный отжиг (248) после стадии горячей обработки давлением (242).

[0041] Стадия ковки (240) может привести к получению кованого изделия, имеющего низкое количество зерен первого типа, например, в диапазоне от 5 об.% до 50 об.%, как описано выше (к примеру, после термообработки на твердый раствор (250), описанной ниже). Стадия ковки (240) может также привести к относительно небольшому увеличению количества зерен первого типа в кованом изделии по сравнению с его предшественником - прессованным профилем. В одном варианте воплощения кованое изделие содержит не более чем на примерно 30 об.% больше зерен первого типа, чем его предшественник - прессованный профиль (например, если прессованный профиль содержал 17,5 об.% зерен первого типа, то кованое изделие будет содержать не более 47,5 об.% зерен первого типа). В других вариантах воплощения кованое изделие содержит не более чем на примерно 25 об.% больше, или не более чем на примерно 20 об.% больше, или не более чем на примерно 18 об.% больше, или не более чем на примерно 16 об.% больше, или не более чем на примерно 14 об.% больше, или не более чем на примерно 12 об.% больше, или не более чем на примерно 10 об.% больше, или не более чем на примерно 8 об.% больше зерен первого типа, чем его предшественник - прессованный профиль. Стадия ковки может также привести к зернам первого типа с высокими отношениями размеров в плоскостях L-ST и/или LT-ST, как описано выше.

[0042] Стадия ковки (240) может привести к получению кованого изделия, имеющего большое количество текстуры, например, имеющего максимальную интенсивность ODF, составляющую по меньшей мере примерно 30, как описано выше. Стадия ковки (240) может также привести к сохранению, если не увеличению, количества текстуры в кованом изделии относительно его предшественника - прессованного профиля. Например, кованое изделие может реализовывать максимальную интенсивность ODF в кованом состоянии, а его предшественник - прессованный профиль может реализовать максимальную интенсивность ODF в прессованном состоянии, каждую из которых измеряют по отдельности; при этом максимальную интенсивность ODF в прессованном состоянии измеряют на прессованном профиле после его получения и до его превращения в кованое изделие, а максимальную интенсивность ODF в кованом состоянии измеряют на кованом изделии после его получения и после его термообработки на твердый раствор, и, необязательно, закалки и/или искусственного старения.

[0043] Стадия ковки (240) обычно дает максимальную интенсивность ODF в кованом состоянии, по меньшей мере столь же высокую, как и максимальная интенсивность ODF в прессованном состоянии. В одном варианте воплощения максимальная интенсивность ODF в кованом состоянии на по меньшей мере 5% выше максимальной интенсивности ODF в прессованном состоянии (например, максимальная интенсивность ODF равна 25,2 в том случае, если максимальная интенсивность ODF в прессованном состоянии равна 24). В других вариантах воплощения максимальная интенсивность ODF в кованом состоянии может быть на по меньшей мере 10% выше, или по меньшей мере примерно 20% выше, или по меньшей мере примерно 30% выше, или по меньшей мере примерно 40% выше, или по меньшей мере примерно 50% выше, или по меньшей мере примерно 60% выше, или по меньшей мере примерно 70% выше, или по меньшей мере примерно 80% выше, или по меньшей мере примерно 90% выше, или по меньшей мере примерно 100% выше, или по меньшей мере пример